Фитоаитальнисть берези повислой в умовах урбанизованного середовища

Державний вищий навчальний заклад

«Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника»

Інститут природничих  наук

Кафедра біології та екології

 

 

 

ДИПЛОМНА РОБОТА

 

на здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр екології"

на тему

"ФІТОВІТАЛЬНІСТЬ БЕРЕЗИ ПОВИСЛОЇ В УМОВАХ УРБАНІЗОВАНОГО СЕРЕДОВИЩА (на прикладі м. Івано-Франківська)"

 

 

 

 

 

 

 

Виконала: студентка ІV курсу, групи ЕК-41,

Напряму підготовки  6.040106 - екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування,

Вельган М.В.

Керівник:  доц.  Парпан Т.В.                                                     

Рецензент: доц. Миленька М.М.

                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Івано-Франківськ - 2013 р.

Актуальність

 

Вплив урботехногенних  полютантів проявляється зміною інтегральних показників фітовітальності і формуванням пристосувально-захисних механізмів рослин. В основі адаптаційної здатності рослинних організмів до дії стресових чинників лежить зміна низки морфо-фізіологічних параметрів листків. Вони індикують ранні порушення біологічних систем навіть за незначних доз стресора, характеризують стан асиміляційного апарату рослин у досліджуваних умовах і є одними з найбільш інформативних показників якості середовища. У літературі наявні численні відомості щодо впливу урботехногенних полютантів на інтегральні показники фітовітальності. Мало висвітленими є особливості такого впливу на різних рівнях організації рослин, а також перспектива використання флоральних морфо-функціональних порушень як критеріїв якості середовища. Особливою рідкістю при цьому відзначаються публікації присвячені деревним видам. Між тим, саме деревні рослини, перебуваючи у тривалій експозиції в антропогенно трансформованих умовах середовища існування, володіють рядом переваг при індикації довготермінових тенденцій забруднення та, одночасно, виконують функцію природних бар’єрів на шляху аеротехногенних полютантів, що робить їх незамінними для оптимізації урбанізованого середовища. Тому доповнення та поглиблення існуючих уявлень щодо можливості використання деревних рослин для біоіндикаційних досліджень  урбанізованих екосистем є актуальним завданням сучасної екології.

Одним із найбільш поширених  представників дендрофлори у  містах України є береза повисла (Betula pendula Roth.).

 

 

 

 

 

Мета  й основні завдання

Метою роботи було проаналізувати окремі морфо-фізіологічні особливості листків Betula pendula в умовах урбаністичного навантаження Івано-Франківська та оцінити перспективу використання виявлених змін у практиці біоіндикаційних досліджень.

Для досягнення поставленої мети були визначені такі завдання:

1. оцінити вплив урбопромислового забруднення на фоліарні морфометричні показники Betula pendula (площу листкових пластинок, рівень некротизації та ступінь асиметричності листків);
2. проаналізувати зміну фізіолого-біохімічних показників Betula pendula (вміст фотосинтетичних пігментів та суми фенольних сполук) в урбанізованому середовищі;
3. оцінити інформативність та біоіндикаційну перспективність аналізованих тест-параметрів.

Об’єкт дослідження – біоекологічні особливості Betula pendula  в урбанізованому середовищі.

Предмет дослідження  – морфологічні та фізіологічні показники Betula pendula за дії урбогенних факторів

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Розташування фітостаціонарів  на території урбоекосистем Івано-Франківська: 1 – Північний район; 2 – Північно-Східний район; 3 – Центральноміський район; 4 – Південний; 5 – Південно-Східний; 6 – Північно-Західна околиця (індустріальне передмістя)

 

 

 

Таблиця 1.

Площі листкових пластинок Betula pendula  штучних фітоценозів окремих районів урбоекосистеми Івано-Франківська (M±m, см²)

та коефіцієнти їх варіації (С_v, %)

№ п/п	Район міста	Площа листка, M±m, см2	Коефіцієнт варіації, Сv, %
1	Фонова територія	12,60±0,63	4,94
2	Південний	10,60± 0,77	4,82
3	Південно-східний	9,10± 0,80*	5,24
4	Північний	8,80± 1,03*	6,70
5	Північно-східний	7,80± 1,21*	8,92
6	Індустріальне передмістя (с. Ямниця)	6,70± 1,41*	10,20
7	Центральний	8,10± 1,10*	9,70

* - вірогідні зміни  показника порівняно з фоновим  значенням.

 

 

 

 

Рис. 3. Некротичне (дехромаційне) ушкодження листкової пластинки берези повислої окремих ландшафтно-географічних районів Івано-Франківська:  I – південний; II – південно-східний; IIІ –  північний; IV – північно-східний; V – індустріальне передмістя (с. Ямниця);  VI –центральний.

 

Таблиця 2.

Розходження ознак листків Betula pendula  окремих ландшафтно-географічних районів Івано-Франківська

Ландшафтно-географічний район урбоекосистеми	1 ознака	2 ознака		3 ознака	4 ознака		5 ознака	Відносна середня відмінність  між ознаками,	Бал
Фонова територія	0,052		0,057	0,059	0,048	0,058		0,0548	1
Південний	0,064	0,053		0,055	0,060		0,064	0,0592	2
Південно-східний	0,066	0,058		0,062	0,067		0,063	0,0632	3
Північний	0,075	0,060		0,064	0,067		0,065	0,0662	4
Північно-східний	0,077	0,067		0,065	0,068		0,070	0,0694	4
Центральний	0,090	0,086		0,085	0,084		0,088	0,0866	5
Індустріальне передмістя	0,112	0,095		0,098	0,101		0,110	0,1032	5

 

 

 

Таблиця 3

Вміст фотосинтетичних пігментів у листках Betula pendula окремих ландшафтно-географічних районів Івано-Франківська (мг/г сирої маси)

Район     Пігмент	Фон	Південний	Південно-східний	Північний	Північно-східний	Центр	Індустріальне передмістя
Хлорофіл а	1,25±0,04	1,16±0,07	0,98±0,04*	0,90±0,04 *	0,63±0,05*	0,43±0,05*	0,37±0,06*
Хлорофіл b	0,63±0,03	0,54±0,05	0,53±0,06 *	0,48±0,05*	0,38±0,04*	0,37±0,06	0,30±0,04*
Хл а + Хл b	1,88	1,70	1,51	1,38	1,01	0,80	0,67
Каротиноїди	0,48±0,04	0,48±0,05	0,50±0,05	0,50±0,06	0,42±0,05*	0,36±0,05*	0,32±0,05 *
Хл а /Хл b	2,60	2,15	1,84	1,87	1,66	1,16	1,23

* - вірогідні зміни  показника порівняно з фоновим  значенням.

 

Рис. 4. Зміна вмісту суми фенольних сполук у листках Betula pendula в умовах окремих ландшафтно-географічних районів Івано-Франківська: I – південний; II – південно-східний; IIІ –  північний; IV – північно-східний; V – індустріальне передмістя (с. Ямниця);  VI –центральний.

 

ВИСНОВКИ

1. Betula pendula характеризується значною чутливістю до впливу урбопромислового забруднення середовища, що проявляється зміною комплексу показників молекулярного і органного рівнів. Зазначені зміни мають як адаптивний, так і деструктивний характер.
2. В умовах урбаністичного навантаження відбувається зменшення площі листкової пластинки в 1,2-1,9 рази та зростання показника флуктуючої асиметрії в 1,1-1,9 рази. Зміна морфометричних показників відбувається пропорційно урбогенному градієнту впливу.
3. Сукупність недиференційованих урбогенних факторів спричинює значний фітотоксичний ефект, який проявляється зростанням відсоткової частки некротизованої (депігментованої) поверхні листка (у 3,6-13,3 рази).
4. Фотосинтетична система  Betula pendula виявляє значну чутливість до комплексу урбогенних факторів. Пропорційно рівню антропогенного впливу в листках зменшується сума хлорофільних пігментів (у 1,1-2,1 рази), відношення Хл ^а /Хл ^b (у 1,2-2,2 рази). Достовірне зменшення вмісту каротиноїдів спостерігається в умовах екотопів із максимальним рівнем антропогенного навантаження (Індустріальному передмісті і центрально міському районі) – на 25% і 33% відповідно.
5. На несприятливі умови середовища береза реагує підвищенням вмісту  суми фенольних сполук. Максимальне їх зростання порівняно із фоном відмічено для модельних особин виду центральної частини урбоекосистеми та індустріального передмістя (на 16,0% і 14,3% відповідно).
6. Проаналізовані показники можуть використовуватись в якості маркерів урботехногенної напруги при проведенні біомоніторингових досліджень. Максимально інформативними в умовах урбоекосистеми Івано-Франківська є є рівень некротизованої листкової пластинки та стан фотосинтетичної системи Betula pendula.